ES2259783T3 - Procedimiento para la preparación de ácido nicotínico. - Google Patents
Procedimiento para la preparación de ácido nicotínico.Info
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Abstract
Procedimiento para la preparación de ácido nicotínico, caracterizado porque se seca por pulverización una disolución acuosa de nicotinato amónico, y el ácido nicotínico, obtenido mediante el secado por pulverización, se somete a un tratamiento térmico posterior en una capa fluidizada a 100 hasta 200ºC, preferentemente a 130 hasta 170ºC, o bajo presión reducida, preferentemente a menos que 50 mbar, a 70 hasta 150ºC, preferentemente a 80 hasta 250ºC.
Description
Procedimiento para la preparación de ácido
nicotínico.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la preparación de ácido nicotínico a partir de
disoluciones acuosas de nicotinato amónico.
Un procedimiento conocido para la preparación de
ácido nicotínico se basa en la oxidación de
3-metilpiridina (\beta-picolina)
con oxígeno del aire en presencia de agua y bajo catálisis
heterogénea. Este procedimiento presenta, sin embargo, la desventaja
de que en una reacción secundaria, una parte de la
3-metilpiridina, mediante una serie de etapas de
oxidación e hidrólisis, se descompone en amoníaco, el cual forma con
el producto principal, ácido nicotínico, nicotinato amónico. Este
último es, al contrario que el ácido nicotínico libre, soluble en
agua y dificulta de esta forma el tratamiento de la mezcla de
productos, además, esto implica una pérdida de rendimiento, si no
puede ser transformado nuevamente en ácido nicotínico. Esto último
es posible, por ejemplo, mediante adición de un ácido fuerte, con lo
cual se origina sin embargo la sal amónica de este ácido, la cual
debe ser separada y eliminada como residuo. Además, hay que tener en
cuenta aquí que el ácido nicotínico, como derivado piridínico,
también puede reaccionar como base y formar una sal con un exceso de
los ácidos fuertes.
La misión de la presente invención era, por lo
tanto, la puesta a disposición de un procedimiento que permita la
transformación de nicotinato amónico en ácido nicotínico, sin la
adición de coadyuvantes y sin que se produzcan residuos.
Esta misión se resuelve de acuerdo con la
invención mediante el procedimiento según la reivindicación 1.
Es conocido a partir del documento
DE-A-24 35 134 que una disolución
acuosa de nicotinato amónico se puede transformar en ácido
nicotínico mediante secado por pulverización. En este caso el
amoníaco se escapa junto con el agua en el gas de escape del secador
por pulverización.
El ácido nicotínico obtenido después del secado
por pulverización contiene todavía en cada caso, en función de la
temperatura de secado, pequeñas cantidades de nicotinato amónico. Se
ha encontrado que mediante un tratamiento térmico posterior en una
capa fluidizada (secador rotatorio) a 100ºC hasta 200ºC,
preferentemente a 130 hasta 170ºC, éstas se pueden reducir aún más.
La porción eventualmente obtenida en este caso de ácido nicotínico
en forma de polvo puede reciclarse en el secador por
pulverización.
Como alternativa a este tratamiento posterior en
una capa fluidizada (secador rotatorio), puede realizarse también un
tratamiento posterior a presión reducida (vacío parcial o bien
vacío) y a una temperatura más baja. La presión aquí utilizada se
sitúa de forma favorable por debajo de 100 mbar, preferentemente por
debajo de 50 mbar. La temperatura es aquí de forma conveniente de 70
a 150ºC, preferentemente de 80 a 120ºC. Se alcanzaron resultados
especialmente buenos a 10 hasta 15 mbar, a 80 hasta 90ºC y una
duración del tratamiento de ½ hasta 1 h. A esta baja temperatura,
las pérdidas por sublimación son mínimas y se obtiene un producto
con transparencia excelente, por lo tanto sin descoloración.
El secado por pulverización se lleva a cabo de
forma preferente a una temperatura del gas de secado (a la entrada)
de 160 a 250ºC. Es adecuado como gas de secado el aire o un gas
inerte, tal como nitrógeno o argón. La temperatura a la salida se
mantiene de forma favorable por debajo de 110ºC, para evitar una
sublimación del producto.
De forma preferente, el secado por pulverización
se lleva a cabo en un secador por pulverización de lecho fluido.
Tales secadores por pulverización de lecho fluido están disponibles,
por ejemplo, de la compañía Niro A/S en DK-2860
Söborg/Dinamarca con la denominación FSD®.
De forma preferente, el procedimiento de acuerdo
con la invención se realiza con una disolución de nicotinato
amónico, la cual se obtiene mediante adición de amoníaco a la
disolución bruta acuosa, eventualmente concentrada, proveniente de
la oxidación catalítica de 3-metilpiridina. Esto
puede realizarse, por ejemplo, mediante introducción dosificada de
amoníaco gaseoso o acuoso en una columna de absorción, a la que se
conduce la mezcla de reacción gaseosa proveniente del reactor de
oxidación y se elimina la disolución de nicotinato amónico como
producto de sumidero, así como el exceso de agua por la parte
superior del reactor.
El amoníaco necesario para la preparación de la
disolución de nicotinato amónico se retira aquí preferentemente
total o parcialmente del gas de escape del secado por pulverización.
Para esto, por ejemplo, el gas de escape del secador puede enfriarse
por debajo del punto de condensación, y separarse el agua amoniacal
condensada y reconducirse a la absorción de ácido nicotínico. Puesto
que, como ya se ha mencionado anteriormente, en la oxidación de
3-metilpiridina se producen por lo demás pequeñas
cantidades de amoníaco como producto secundario, resulta en conjunto
un exceso de amoníaco, de tal forma que con un grado de efectividad
suficiente del retorno de amoníaco en funcionamiento continuo se
pueda prescindir completamente de una conducción de amoníaco desde
el exterior.
De igual forma, el agua contenida en el gas de
escape del secado por pulverización se reconduce preferentemente,
total o parcialmente, al reactor de oxidación. Puesto que en la
oxidación de 1 mol de 3-metilpiridina a ácido
nicotínico se obtiene, en condiciones ideales, 1 mol de agua,
resulta un pequeño exceso de agua, el cual se ha de eliminar de
forma adecuada de la instalación. Igualmente se reconduce por
ejemplo 3-metilpiridina, por ejemplo existente sin
reaccionar, de forma ventajosa al reactor de oxidación. Además, es
posible suministrar, en una instalación de trabajo continuo para la
realización del procedimiento de acuerdo con la invención, como
agente de oxidación en funcionamiento estacionario, oxígeno puro en
vez de aire, y conducir el gas de secado en circuito cerrado, de
tal forma que resulte una instalación con una pérdida mínima de
gas.
Una ventaja del procedimiento de acuerdo con la
invención consiste también en que el ácido nicotínico, así
obtenible, fluye libremente sin tratamiento adicional y apenas
tiende a apelmazarse incluso a una alta temperatura y una elevada
humedad del aire. Además, puede ajustarse el tamaño de partícula del
producto a un valor deseado mediante una variación de los
parámetros de funcionamiento del secado por pulverización.
En la figura 1 se representa esquemáticamente, a
modo de ejemplo, una instalación de trabajo continuo adecuada para
la realización del procedimiento de acuerdo con la invención.
Significan en particular:
- 1.
- Reactor de lecho fijo con catalizador
- 2.
- Columna de absorción para la condensación parcial de la mezcla de reacción
- 3.
- Neutralización (adición de amoníaco)
- 4.
- Secador por pulverización
- 5.
- Aportación del gas de secado (aire caliente o circuito de gas inerte)
- 6.
- Gas de escape del secador por pulverización
- 7.
- Columna para la condensación parcial de agua y amoníaco
- 8.
- Reconducción de gas al reactor
- 9.
- Gas de escape para su tratamiento
- 10.
- Tratamiento del gas de escape (por combustión)
- 11.
- Mezclador/precalentador
- 12.
- Retirada del producto (ácido nicotínico)
- 13.
- Alimentación de 3-metilpiridina al reactor
- 14.
- Alimentación de oxígeno (aire) al reactor
- 15.
- Alimentación de agua (vapor) al reactor
- 16.
- Alimentación de amoníaco para la neutralización
- 17.
- Reconducción de amoníaco(agua)
Los siguientes ejemplos ilustran la realización
del procedimiento de acuerdo con la invención, sin que ésta haya de
verse ninguna limitación.
En un secador por pulverización de lecho fluido
(Niro FSD®-4, diámetro 1,2 m, altura 2,5 m) se pulverizaron 15 l/h
de una disolución acuosa de nicotinato amónico (40% en peso de ácido
nicotínico, 6% en peso de amoníaco). La temperatura de entrada del
gas de secado (nitrógeno) se elevó a 220ºC, la temperatura de salida
a 100ºC. La temperatura interna de lecho fluido se elevó a 70ºC. Se
obtuvo un producto libremente fluyente con un 89% en peso de ácido
nicotínico y un 11% en peso de nicotinato amónico con una humedad
residual de 0,05%, una densidad aparente de 0,4 kg/l y un tamaño
medio de partícula de 451 \mum.
El granulado obtenido por pulverización de ácido
nicotínico obtenido de acuerdo con el Ejemplo 1 se calentó en un
lecho fluido durante 45 min con aire a una temperatura máxima de
170ºC. El granulado, así tratado, tenía un contenido en ácido
nicotínico de 99,3% y una densidad aparente de 0,44 kg/l. El
producto continuaba siendo libremente fluyente incluso después de un
almacenamiento durante 48 h a 50ºC y una humedad relativa del aire
del 100%.
A partir del condensado de la mezcla de reacción
de la oxidación en fase gaseosa de 3-metilpiridina
con aire, en presencia de agua, con un catalizador de lecho sólido
se consiguió, mediante adición de amoníaco, una disolución de
nicotinato amónico aproximadamente al 30%. Esta disolución se
pulverizó en un secador por pulverización de laboratorio
(fabricante: Büchi AG, Suiza). Para una temperatura de entrada del
gas de secado de 250ºC y una temperatura de salida de 162ºC se
obtuvo, con un caudal de paso de nitrógeno de 600 ml/min, ácido
nicotínico con un contenido del 99% al 100%.
Para una temperatura de entrada de 200ºC y una
temperatura de salida de 130ºC se obtuvo, con un caudal de paso de
nitrógeno de 600 ml/min, ácido nicotínico con un contenido del
96,9%.
Claims (6)
1. Procedimiento para la preparación de ácido
nicotínico, caracterizado porque se seca por pulverización
una disolución acuosa de nicotinato amónico, y el ácido nicotínico,
obtenido mediante el secado por pulverización, se somete a un
tratamiento térmico posterior en una capa fluidizada a 100 hasta
200ºC, preferentemente a 130 hasta 170ºC, o bajo presión reducida,
preferentemente a menos que 50 mbar, a 70 hasta 150ºC,
preferentemente a 80 hasta 250ºC.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el secado por pulverización se lleva a
cabo a una temperatura del gas de secado de 160 a 250ºC.
3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 ó
2, caracterizado porque el secado por pulverización se lleva
a cabo en un secador por pulverización de lecho fluido.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque como disolución
acuosa de nicotinato amónico se emplea la disolución obtenida
mediante adición de amoníaco a la disolución bruta acuosa,
eventualmente concentrada, proveniente de la oxidación catalítica de
3-metilpiridina
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque el amoníaco para la preparación de la
disolución de nicotinato amónico se retira, total o parcialmente,
del gas de escape del secador por pulverización.
6. Procedimiento según la reivindicación 4 ó 5,
caracterizado porque el agua contenida en el gas de escape
del secador por pulverización se recicla total o parcialmente al
reactor de oxidación.
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